ABS的simulink仿真分析详细步骤

1、基于Matlab/Simulink的汽车ABS建模与仿真一、汽车制动时滑移率与附着系数的关系汽车制动时，随着制动强度的不断增加，车轮滚动的成分会越来越少，同时车轮滑动的成分将越来越多.一般用滑移率入来说明制动过程中滑动成分的多少。滑移率的定义是：v.*r=100%v式中，v为车抡中心的速度：r为乍轮的滚动半径：3为乍轮的角速度。在纯滚动时，车速v=3r,滑移率入=0;任纯滑动时，车轮的角速度3=0,滑移率入=100%；在车轮边滑边滚时，0V入V100%。所以，滑移率的大小反映了车轮运动过程中滑动成分所占得比例。滑移率越大，则车轮运动过程中滑动的成分越多。附着系数与滑移率的关系曲线如图1所示：1

2、匕掘-糊壮图1滑移率与附若系数的关系根据制动时附着系数与滑移率的关系曲线可知，当把车轮滑移率的值控制在最佳滑移率20%附近时，汽车将能够获得最好的制动效能同时还拥有较好的方向稳定性。附着系数的数值主要取决丁道路的材料、路面的状况、轮胎的结构、胎而花纹、材料以及车速等因素。因此对丁不同的路面来说，附着系数与滑移率的关系是不同的。图2是不同路面的附着系数与滑移率的关系。水泥沥青滑移率X图2不同路而的附着系数与滑移率的关系路而峰值附着系数滑动附若系数沥宵或混凝土（干）0.8-0.90.75沥宵（湿）0.50.70.4S0.6混凝土（湿）0.80.7砾石0.60.55土路（T）0.680.65土路（湿

3、）0.550.40.5雪（压紧）0.20.15冰0.10.07表1各种路面上的平均附着系数二、汽车ABS原理汽车ABS作为一种主动安全装置，它可以通过调节车轮制动压力将汽车前后车轮的滑移率控制在最佳滑移率附近，使汽车在获得最大地面制动力的同时拥有良好的方向稳定性1、汽车ABS的控制原理在常见的ABS系统中，每个车轮上冬安装一个转速传感器，将有关各车轮转速的信号输入电了控制装置ECU）o电子控制装置ECU）根据各车轮转速传感器输入的信、对各个车轮的运动状态进行监测和判定，并形成相应的控制指令。制动压力调节装置主要由HCU、组合阀、电动泵和储液罐等组成一个独立的整体，通过制动管路与制动主缸和各制动

4、轮缸相连。制动压力倜I装置受电子控制装置（ECU）的控制，对各制动轮缸的制动压力进行调1R图2为ABS的控制原理。ECUL图2ABS控制原理三、汽车ABS的数学模型汽车制动系统数学模型主要包括汽车动力学模型、抡胎模型和制动器模型。1、汽车动力学模型由汽车动力学模型建立是个复杂的过程，故本文采用单轮模型建立汽车动力学模型。简化的单轮模型如图3。图3单车轮模型由图可得到车辆的动力方程:车辆运动方程：(TT车轮运动方程:dtd,I=FRTbdt(2)车辆纵向摩擦力：(3)式中，m为1/4整车质景（kg）;F为地而制动力（N）;1为车轮半径（m）;1为车轮转动惯量（kg?m2）:Tb为制动力矩（N?m

5、）,m）；v为车身速度（m/s）;3为车轮角速度（rad-s）;N为地而对车轮的法向反作用力（N）:为地面摩擦系数。2、汽车轮胎模型汽车轮胎模型反映了车轮和地面附着系数与滑移率之间的关系。常用的轮胎模型有双线性模型、魔术公式模型等。但由丁试验条件的限制，本文采用双线性模型，把附着系数-滑移率曲滑移率/%线简化为两段宜线.如图6所示.!hghgr*=1久1人其计算公式为:式中,步为纵向附着系数：*为峰值附着系数：己为滑移率为100%的附着系数;&为最佳滑移率：九为滑移率。3、汽车制动器模型图6附若系数滑移率双线性曲线汽车制动器模型指制动器力矩与制动系气液斥力之间的关系模型。根据相关资料，

6、制动系统压力的形成与液压回路、比例阀有关，建立模型如下：L=KfP(5)式中,Tb为制动器制动力矩(N?m)；Kf为制动器制动系数(N?m/kPa)；P为制动器气液压力(kP®.由丁制动器中各机械部件存在间隙和摩擦，导致了制动器滞后等强非线性动态特性滞后系统模型如下：，100G(s)=(6)TB.S1四、汽车ABS的Simulink模型轮速仿点模型：车速仿真模型:滑移率模型:采用Matlab/Simulink图形化建模工具建立计算机仿真.模型，将建立起来的汽车动力学模型、抡和车速模型以及制动器模型连接成闭环仿权系统.最终得到的仿权模型如图7所示.100t010-u(Mu(2)(u(2

7、DZa>WheelS©»21Scopevciespeed(npUBr)HZkf7Of图7汽车ABS制动系统仿真模型其中轮速计算子模块包含了制动器模型和控制模型。以踏板制动力为输入，控制器根据最佳滑移率和实际滑移率控制输出制动器制动力矩，最终输出车轮线速度。汽车动力学模型以附着系数为输入，以车身速度和制动距离为输出.最后将车轮线速度、车身速度和制动距离输入到滑移率计算模块，计算获得实际滑移率.本文所采用的汽车参数模型如表1所示。表2单轮模型车辆参数汽车整备质屈M50制动初速度v车轮转动惯最I车轮有效半径R重力加速度g制动器制动系数&最大自动压力PBmaxTB60

8、/3.60.450.389.8115000.015仿真结果分析根据车辆参数进行仿真.最佳滑移率设置为0.2,得到的仿真.图形如卜.:50rneoffset0图8车4和车轮速度变化曲线由上图可看出，ABS可控制轮速不致过低（滑移）而略低车速，这样可获得较的滑移率°meoffset:0图9滑移率变化曲线由上图可以看出，经ABS控制的轮胎滑移率可保持在ON附近，在这个范围内可获得较大的纵向附着系数和侧向附着系数，从而获得较高的制动稳定性和转向稳定性。17.36Display图i。制动距离:为r便丁分析，进行r没有abs的制动过程仿知所得结果如下:50.1:>J30.V:；JI-J.-1o'100.511.!225Timeoffset0图11车4和车轮速度变化曲线C不带ABS）V'-IQf/-IoX/02.:i:JI005115225Woffset0图12滑移率变化曲线（不带ABS）20.72Display图13制动距离（不带ABS）根据仿真结果可知，当有ABS的汽车以初速度VO=60/3.